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对改进轻烃回收装置的探索
作者:www.sxcqrhy.cn 时间:2019-08-16 15:32:48


摘要:本文在分析轻烃回收装置现状的基础上,建立起轻烃回收装置的改进模型,并对改进结果进行了分析,得出了一系列研究结论。


关键词:改进轻烃回收装置


1、轻烃回收装置现状


千赢国际app 本装置伴生气处理量为2159×104Nm3·d-1,原料气压力为0.12MPa,原料气温度为26℃。因为原料气的组成存在一定的波动,表1中所列的是具有代表性的两组数据。按照天然气类标准,表中所列的两种原料都是富气。分析伴生气中所含有液烃组分的含量,重原料中C3+的含量为28.85%,轻原料中C3+的含量则为20.77%,可见,重原料比轻原料要更富,原料气压力也存在小范围内存在波动。


2、建立改进模型


千赢国际app 在轻烃回收的过程中,关键组分一般为C3或C3+。所以,本模型的改进目标就确定为装置总能耗和C3+的组分回收量比值最低,以反映出轻烃的回收成本。优化变量是膨胀机和增压机端出口压力以及蒸发器出口的温度。经过分析,这两个变量都能用于生产控制。这一模型的约束条件主要有设备参数的限制和轻烃中C2+组分含量等限制,其中设备操作的参数主要有压缩机出口的压力小于或等于5.0MPa,膨胀机出口的压力大于或等于0.15MPa,这是由装置外输干气压力所决定的。当前,国内对天然气直接冷凝所得到的轻烃中C2+中组分含量的大小还缺乏相对应的标准,也没有文献对此进行过研究。一般来说,C2+组分的含量还要结合装置的经济性来确定。通过流程模拟,能够得到重、轻两种不同组成原料气后,轻烃中C2+组分含量对于回收单位C3+能耗的影响见图1、2。


图 1 C2+ 组分含量对单位C3+ 能耗的影响 (重原料)


图 2 C2+ 组分含量对单位C3+ 能耗的影响 (轻原料)


千赢国际app 由图1、2可知,曲线都是具有极小值的凹曲线,在超过最低点之后,大量的C2+组分冷凝下来之后,单位能耗又呈现出增加的趋势,其中图2所对应的C2+组分含量在16。5%至25。7%时,单位C3+组分的能耗值比较低,曲线也较为平缓。所以,为实现优化目标之要求,重原料时C2+组分的含量要控制在16。5%到25。7%范围之间。从图2可知,轻原料时C2+组分含量要控制在极值点相对应的27。0%附近。


千赢国际app 3、改进结果分析


千赢国际app 3。1、重原料工艺参数的改进


图 3 增压机出口压力对单位C3+ 能耗的影响 (重原料)


千赢国际app 如图3所示,要逐步对增压机的出口压力进行调整,以得到单位C3+能耗随着压力的变化关系。由于增压机出口压力的增大,首先引起了单位C3+能耗的下降,经过极小值之后,又随着压力的升高而加大。这是因为增加了压力,装置的总能耗不断增加,而初始增加压力时,C3+能耗重组分的冷凝量增加得比较快,而达到了某一压力之后,C3+重组分的冷凝量就基本不再增加。所以,比较适宜的工作压力应当在210MPa附近进行优选。如果将压力分别设定在2。0MPa、2。50MPa、1。24MPa、1。04MPa,那么,调整蒸发器的出口温度,就能得到单位C3+组分能耗值和蒸发器出口温度之间的关系。


3.2、轻原料工艺参数的改进


图 4 增压机出口压力对单位C3+ 能耗的影响 (轻原料)


如图4所示,通过调整增压机出口的压力,能够得到单位C3+能耗随着压力的变化关系。从图4进行分析,当曲线在0.8MPa~1.0MPa之间的范围内几乎呈现出竖直的状态。在压力不断提高之后,单位丙烷以上组分的能耗出现了急剧的下降趋势,当曲线在1.0MPa~2.0MPa这一区间之内时,能耗下降的速度逐渐减慢,当压力在2.5MPa时,就达到了曲线的最低点,当压力在2.5MPa之后,单位能耗又随之开始升高。所以,轻原料时的装置的最佳操作压力应当在2.5MPa附近进行优选。如果将增压机的出口压力分别设顶在1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa,就能得出蒸发器出口温度和单位丙烷以上组分之间的关系。


3.3、不同原料气改进结果的比较


重、轻两种原料气的改进结果进行分析,对改进后重、轻两种原料气所对应的C3+收率都有比较大幅度的提高,那么单位C3+能耗也随之大大降低,改进之后仍然属于中、低压操作,这就使原装置几乎不需要变动工艺设备、管线等,就能够实现这一压力的要求,从而节省了由于压力提高所产生的固定资本投资。可见,一旦提高了装置的制冷能力,就完全能够实现装置在最优工艺条件下的操作。


4、研究结论


通过改进改进轻烃回收装置的工艺参数,使设备得到了更新,确保了装置的安全、平稳运行,而且使产品的产量与质量也得到了同步提高,能耗也大大下降。具体研究结果还表现在以下几个方面:一是改进结果证明,我们所建立的改进模型合理、准确。二是回收单位C3+的组分能耗和蒸发器出口温度关系曲线之间存在唯一的极小值,最佳操作温度是同时满足改进目标与约束条件的极小值点。三是原料气越富,其所对应的最佳操作压力也就越低。四是从最佳操作温度来观察,因为两种气体的最佳操作压力差得不多,所以在温度上没有多大的差别。五是当原料气的组成不同时,那么装置的最佳操作点对应的能耗值相近。重原料时单位丙烷以上组分的能耗值是1。39×105kJ·mol-1,轻原料时单位丙烷以上组分的能耗值则是1。78×105kJ·mol-1。因此,当原料气越富时,丙烷以上组分的回收成本也就越低。



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